JP2017166373A - Wind power generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、風力発電機に関し、特に、施工が容易で低コストを実現した水平軸形回転ブレードを備えた風力発電機に関する。 The present invention relates to a wind power generator, and more particularly to a wind power generator equipped with a horizontal axis rotary blade that is easy to construct and realizes low cost.
風力タービンあるいはウインドタービンとも称する風力発電機は、再生可能な電気エネルギーを生成するための有力な手段となっている。風力発電機の一つの形式に水平軸(ローター軸)にプロペラ(回転ブレード、以下単にブレードとも称する)を取り付け、ローター軸に繋がる発電機を回転させる風車(風力タービン、ウインドタービン)で構成したものがある。この風力タービンは、風を受けて回転するブレード(3枚が多い)、ブレードの基部を発電機に繋がるローター軸に連結するハブ、発電機などを収納するナセル、及びブレード、ハブ、ナセルを支えると共に、電力ケーブルやセンサーケーブル、電話線や制御ケーブルなどの通り道となるタービンタワー(単にタワーとも称する)で構成される。 Wind power generators, also called wind turbines or wind turbines, have become a powerful tool for generating renewable electrical energy. One type of wind power generator is composed of a windmill (wind turbine, wind turbine) that rotates a generator connected to the rotor shaft by attaching a propeller (rotary blade, also referred to simply as a blade) to a horizontal shaft (rotor shaft). There is. This wind turbine supports blades, hubs, and nacelles for receiving blades that rotate in response to wind (many of them are three), a hub that connects the base of the blades to a rotor shaft that connects to the generator, a nacelle that houses the generators, etc. At the same time, it is composed of a turbine tower (also simply referred to as a tower) that serves as a passage for power cables, sensor cables, telephone lines, control cables, and the like.
風力発電機はブレード(翼、羽根、プロペラ)の翼長が長いほど発電効率がよいことから、近年のブレードは大型化の傾向にあり、一枚の翼長が数十メートルを超えるものも実用化されている。従って、ブレードの回転直径は百メートルを超えることになる。 Since wind power generators have better power generation efficiency as the blade length of the blades (wings, blades, propellers) is longer, the blades in recent years are becoming larger, and one blade length exceeding several tens of meters is also practical. It has become. Therefore, the rotating diameter of the blade will exceed 100 meters.
ブレードはハブに取り付ける基部から先端部(翼端)まで延びるキール(主桁)の回りに表面が翼面となる外皮を一体的に保持した巨大な工作物である。このような巨大な工作物であるブレードを製造工場からウインドファーム(風力発電機の立地)に運搬するには、その運搬路や運搬車両に制約がある。この運搬の制約を解消するために、ウインドファーム毎にブレードの製造工場を設置することが考えられるが、現実的でない。 The blade is a huge workpiece integrally holding an outer skin whose surface is a blade surface around a keel (main girder) extending from a base portion attached to the hub to a tip portion (wing tip). In order to transport such a large workpiece blade from a manufacturing plant to a wind farm (location of a wind power generator), there are restrictions on its transport path and transport vehicle. In order to eliminate this transport restriction, it is conceivable to install a blade manufacturing factory for each wind farm, but this is not practical.
このような運搬の制約を解消する従来技術として、特許文献1、特許文献2、特許文献3などを挙げることができる。特許文献1は、表面が翼面となる外皮(翼部)をキール(主桁)で補強したブレードを主桁毎に2分割してウインドファームに運び、主桁を結合して一体化する構造を開示する。主桁の結合部分に開口する外皮間の接合は外皮接合用の部材で封鎖して隙間をなくしている。
Examples of conventional techniques for eliminating such transport restrictions include
特許文献2は、主桁の周囲に翼部を設けたブレードを内翼と外翼に主桁ごと2分割して輸送性を向上させ、主桁の分割部を嵌合構造とし、ウインドファームにおいて接着剤を介して主桁の分割部を嵌合固定するブレードを開示する。特許文献3は、繊維強化樹脂(FRP)などで形成した主桁(キール)なしのブレードを3分割してウインドファームに輸送し、分割部に筒状接合部材とボルト・ナット、あるいはリベットを用いて結合するブレードを開示する。
In
特許文献1や特許文献2に記載されたブレードでは、ブロック基部から先端部に至る内部に主桁(キール)が貫通させて長手方向の強度を確保し、撓みの発生を低減している。また、特許文献3に記載のブレードには主桁が設けられていないが、ブロックの結合部に、ブレードの長手方向に橋絡する接合部材(ジョイント)を挿入してボルト・ナットなどの多数の固定部品を用いて結合している。上記従来技術では、何れもブレードを2分割乃至3分割にして運送するようにしている。分割した後のサイズ(長さ)は、特許文献3に記載されているように、一つの長さが20メートル程度となるようにしている。分割したブレードの相互結合、すなわちブロック同士の結合にブレード構造体と異なるボルト・ナットなど固定部材で機械的に結合するものでは、経時的に緩みやガタの発生を否定できない。それが、後あとのメンテナンスコストを上昇させる原因ともなっている。
In the blades described in
分割した一つの長さを20メートル程度としたことは、大型のトレーラトラックなどの長尺物専用車などの特殊車両での運搬を想定しているもので、その運搬には上記の特殊車両の手配が必須である。また、海上経由の運搬も長尺物の慎重荷役が可能な設備を備えた船舶が要求される。分割したブロックも、工場出荷時でもその外観を見れば風車発電機のブレードであることが明白な姿になっている。 The fact that one divided length is about 20 meters is assumed to be transported by special vehicles such as special vehicles for long objects such as large trailer trucks. Arrangement is essential. In addition, a ship equipped with facilities capable of carefully handling long objects is also required for transport via the sea. It is clear that the divided blocks are the blades of a wind turbine generator even when shipped from the factory.
この種の風力発電機の建設と運用では、そのブレードやタワーの設置コストの占める割合が大きく、製造工場のサイドから立地(ウインドファーム)までの運搬を低コスト化することが風力発電機全体のコストダウンの大きな要因となる。また、建設後のメンテナンスに要するコストも大きい。しかしながら、上記従来技術のブレード構造では、その運搬に特殊車両や船舶の使用が不可欠で、また重量が大きく、荷役や運送途上での破損などを回避するために熟練した作業員による運送が要求される。そのため、製造工場からウインドファームまでの運送が極めて困難で、それにようするコストも大きく、これらを解決することが課題の一つとなっている。 In the construction and operation of this type of wind power generator, the installation costs of blades and towers account for a large percentage, and the cost of transportation from the side of the manufacturing plant to the location (wind farm) is reduced. This is a major factor in cost reduction. Also, the cost required for maintenance after construction is high. However, the blade structure of the above prior art requires the use of special vehicles and ships for its transportation, is heavy, and requires transportation by skilled workers in order to avoid cargo handling and breakage during transportation. The Therefore, transportation from the manufacturing plant to the wind farm is extremely difficult, and the cost for doing so is high, and solving these problems is one of the problems.
本発明の目的は上記従来技術における課題を解決することにあり、工場からウインドファームまでのブレードの運送を中小型のトラックなどの一般的な輸送手段でも可能とした構造のブレードを使用することによって設置作業の効率を向上した風力発電機を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-described problems in the prior art, and by using a blade having a structure that enables transportation of a blade from a factory to a wind farm even with a general transportation means such as a small and medium-sized truck. It is to provide a wind power generator with improved installation work efficiency.
上記目的を達成するため、本発明は、ブレードを複数の基本構成部材(ブロックピース)の組み合わせで構成した多数の分割ブロックで構成する。ブロックピース間の接合と分割ブロック間の接合には木組み継手構造(釘や補強金物を使用しない日本古来の木材継ぎ手構造)の固定手段を採用する。この木組み継手構造は、接合部分の嵌合のみで2つの部材を相互に固定するものであり、金具などの異種材料部材は一切使用しない。多数の分割ブロックを木組み継手構造で結合して一つのブレード形状としたものの表面を繊維強化プラスチック(FRP)で被覆して外皮とすることにより最終的なブレードとする。この構造としたブレードは特許文献1や特許文献2に示されたような主桁(所謂キール)を要せず、また特許文献3に示されたような異種材料の接合部品等を必要とせずに分割ブロック間を強固に接合することが可能となり、堅牢かつ軽量のブレードが得られる。
In order to achieve the above object, the present invention is configured by a large number of divided blocks each composed of a combination of a plurality of basic constituent members (block pieces). For joining between block pieces and joining between divided blocks, fixing means of a wooden joint structure (old Japanese wood joint structure that does not use nails or reinforcement hardware) is adopted. In this wooden joint structure, two members are fixed to each other only by fitting the joint portions, and no dissimilar material members such as metal fittings are used. A large number of divided blocks are combined with a wooden joint structure to form one blade shape, and the surface is covered with fiber reinforced plastic (FRP) to form a skin, thereby obtaining a final blade. The blade having this structure does not require a main girder (so-called keel) as shown in
本発明のブレードを構成する分割ブロックは樹脂材料で成形したものを用いるが、軽量鋼板、あるいはアルミニウムやアルミニウム合金などの軽量金属板を用いてその分割ブロックブやロックピースを木組み継手構造で接合することもできる。そして、それ自体が下記の粒状化した繊維あるいは裁断した短繊維をフィラーとして混入したバルク材の型抜き、あるいは繊維を多重積層してプラスチックを含浸させた、所謂FRPで形成することで、軽量かつ強靭なブレードとすることができる。上記の分割ブロックを形成するための樹脂には、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、塩化ビニル樹脂などが使用でき、型貫加工(モールディング)、射出成形(インジェクション・モールディング)などで量産化できる。そして、分割ブロックや外皮に用いるFRPとしては、ガラス繊維を用いたもの(GFRP)、炭素繊維用いたもの(CFRP)、アルミナ繊維を用いたもの(ALFRP)、炭化珪素繊維を用いたもの(SiCFRP)などがある。また、プラスチックはエポキシ系樹脂を好適とする熱硬化性樹脂が好適である。さらに、スチロール樹脂やウレタン樹脂をモールディングし、あるいは発泡剤で発泡化成形処理し、これにエポキシ系あるいはウレタン系塗料の塗装を施してブロックピース自体を強化して分割ブロックに接合することもできる。 The divided block constituting the blade of the present invention uses a resin block molded with a resin material, and the lighted steel plate or a lightweight metal plate such as aluminum or aluminum alloy is used to join the divided block block or lock piece with a wooden joint structure. You can also. And by itself, it is lightweight and formed by so-called FRP in which the following granulated fiber or cut short fiber is mixed as a filler, or is formed by so-called FRP in which fibers are laminated and impregnated with plastic. It can be a tough blade. Epoxy resin, unsaturated polyester resin, urea resin, melamine resin, phenol resin, vinyl chloride resin, etc. can be used as the resin for forming the above-mentioned divided blocks, and die-cutting (molding), injection molding (injection / It can be mass-produced by molding). And as FRP used for a division | segmentation block and an outer_layer | skin, the thing using a glass fiber (GFRP), the thing using a carbon fiber (CFRP), the thing using an alumina fiber (ALFRP), the thing using a silicon carbide fiber (SiCFRP) )and so on. The plastic is preferably a thermosetting resin that is preferably an epoxy resin. Furthermore, a polystyrene resin or a urethane resin can be molded or foamed with a foaming agent, and an epoxy or urethane paint can be applied thereto to reinforce the block piece itself and join the divided blocks.
また、ブレードを構成するための分割ブロックまたは複数の分割ブロックを接合した中間製品とした大きさを、道路法で規定されている車両の一般的制限値(幅2.5メートル以下、長さ12メートル以下、高さ3.8メートル以下)を満たすトラックの荷台に収まるサイズとすることで、4トントラックなどの普通トラックでもウインドファームまでの運搬が容易である。そして、複数のブロックを接合して単位ブロックとする接合構造を製作する際に、形状が異なる複数の異種ピースの接合構造とすることで、ブレードの基部、中間部、先端部の各幅と平面および断面形状に応じて、分割ブロックのブロックピース数と表面形状を変化させる。 Further, the size of the divided block for constituting the blade or an intermediate product obtained by joining a plurality of divided blocks is a general limit value of a vehicle (width 2.5 m or less, length 12) stipulated by the Road Law. By making it a size that fits into the bed of a truck satisfying a height of 3.8 meters or less and a height of 3.8 meters or less), even ordinary trucks such as 4-ton trucks can be easily transported to a wind farm. And when manufacturing a joint structure that joins a plurality of blocks to form a unit block, the width and plane of each of the base part, the intermediate part, and the tip part of the blade are made by joining a plurality of different pieces having different shapes. The number of block pieces and the surface shape of the divided blocks are changed according to the cross-sectional shape.
上記の組み立ては、ブロックピースの状態のまま、あるいは基幹製造工場で1又は複数の分割ブロックの接合までを組み立てて中間製品としてウインドファームに運搬し、ウインドファームに設置した簡易組み立て作業場で最終組み立てを行うようにすることもできる。組み立てた所定数(通常は3本)のブレードをハブに固定し、発電機、ナセルと共にタワーの頂部に設置して風力発電機とする。 The above assembly can be carried out in the state of a block piece, or it can be assembled to a wind farm as an intermediate product after assembling one or more divided blocks at a core manufacturing factory, and final assembly can be performed at a simple assembly work place installed in the wind farm. You can also do it. A predetermined number (usually three) of the assembled blades are fixed to a hub, and installed at the top of the tower together with a generator and a nacelle to form a wind power generator.
本発明の代表的な構成を記述すれば次のとおりである。すなわち、
(1)本発明に係る風力発電機は、タワーの頂部に設けられた水平軸と、この水平軸の一端に取り付けられたタービンブレードと、前記水平軸の他端に連結された発電機を含む発電設備を収容したナセルを有し、
前記タービンブレードは、複数枚のブレードとこの複数枚のブレードを前記水平軸の一端に固定するハブとで構成され、
前記ブレード本体のそれぞれは樹脂材で成形され、当該ブレードの幅方向に分割されたブロックピースおよび前縁ブロックピースを接合した分割ブロックを前記ブレードの長手方向に沿って当該ブレードを構成する材料自体の形状で前記ブロックピースに付与した継手手段により一体に接合した多数の分割ブロックを接合したブレード本体の表面全体を繊維強化プラスチックの外皮で被覆して構成したことを特徴とする。
(2)上記(1)に記載の前記ブレードを構成する材料自体の形状で前記ブロックピースに付与した付与した継手接合は、木組み継手構造を用いた接合であることを特徴とする。
(3)上記(1)に記載の前記分割ブロックの複数を前記ブレードの長手方向に接合する手段は、前記木組み継手構造であることを特徴とする。
(4)上記(2)又は(3)に記載の前記ブロックピースおよび前記分割ブロックは、前記ブレードの長手方向に沿って互い違いに千鳥配列で接合されていることを特徴とする。
(5)上記(2)乃至(4)の何れかに記載の前記ことを特徴とする。木組み継手構造は前記ブロックピース間の接合部と前記分割ブロック間の接合部に橋絡して設けられている
(6)上記(5)に記載の前記ブロックピース間の接合部と前記分割ブロック間の接合部に橋絡して設けられた前記木組み継手構造は、接合部両側に形成した木組み継手構造の凹部に当該ブロックピースと同じ材料で当該凹部の形状に対応した形状の橋絡子の打ち込みで連結されていることを特徴とする。
(7)上記(1)に記載の前記ブレードは基部と中間部および先端部から成り、前記基部と前記中間部および前記先端部の形状が前記ブレードの形状に応じて互いに異なり、
前記基部と前記中間部および前記先端部を構成するブロックピースの個数が異なることを特徴とする。
(8)上記(1)に記載の前記ブロックピースは、前記ブレードの前記基部と前記中間部および前記先端部それぞれの形状に応じた形と形状を有することを特徴とする。
(9)上記(1)に記載の前記ブロックピースは、表側分割ピースと裏側分割ピースの貼り合わせで構成してなることを特徴とする。
(10)上記(9)に記載の前記表側分割ピースと裏側分割ピースと前記ブロックピース間の接合部および前記分割ブロック間の接合部に接着剤を介在させたことを特徴とする。
(11)上記(1)に記載の前記ブレードは、回転方向に緩やかな凸状に湾曲しており、前記基部側から先端に沿って漸次幅狭であることを特徴とする。
(12)上記(1)に記載の前記ブレードは、前記中間部から前記先端部までの幅が同一であることを特徴とする。
(13)上記(1)に記載の前記ブレードの前記先端部に、当該ブレードの先端が描く回転円の接線方向に棒状接地部材を備えたことを特徴とする。
(14)上記(1)に記載の前記ブレードの前記先端部に、当該ブレードの先端が描く回転円の接線を含んで当該回転面に交差する面に対して所定の角度をもつ接地端板を備えたことを特徴とする。
(15)上記(1)に記載の前記ブレード本体を構成する樹脂材は炭素繊維強化プラスチックであり、前記外皮を構成する繊維強化プラスチックはガラス繊維強化プラスチックであることを特徴とする。
(16)上記(1)に記載の前記ブレード本体を構成する樹脂材は炭素繊維強化プラスチックであることを特徴とする。
(17)上記(1)に記載の前記ブレード本体を構成する樹脂材は表面に強化処理塗膜を施したスチロール樹脂、またはウレタン樹脂、若しくはそれらの複合材であることを特徴とする。
(18)上記(16)又は(17)に記載の前記外皮を構成する繊維強化プラスチックはガラス繊維強化プラスチックであることを特徴とする。
(19)上記(16)又は(17)に記載の前記外皮を構成する繊維強化プラスチックは炭素繊維強化プラスチックであることを特徴とする。
A typical configuration of the present invention will be described as follows. That is,
(1) A wind power generator according to the present invention includes a horizontal shaft provided at the top of a tower, a turbine blade attached to one end of the horizontal shaft, and a generator connected to the other end of the horizontal shaft. It has a nacelle that houses power generation equipment,
The turbine blade is composed of a plurality of blades and a hub for fixing the plurality of blades to one end of the horizontal shaft,
Each of the blade bodies is formed of a resin material, and a divided block obtained by joining a block piece divided in the width direction of the blade and a leading edge block piece is made of the material itself constituting the blade along the longitudinal direction of the blade. It is characterized in that the entire surface of the blade body, which is formed by joining a large number of divided blocks joined together by joint means provided to the block piece in shape, is covered with a fiber reinforced plastic skin.
(2) The joint joint imparted to the block piece in the shape of the material constituting the blade according to (1) is a joint using a wooden joint structure.
(3) The means for joining a plurality of the divided blocks according to (1) in the longitudinal direction of the blade is the wooden joint structure.
(4) The block pieces and the divided blocks described in (2) or (3) are alternately joined in a staggered arrangement along the longitudinal direction of the blade.
(5) It is characterized by the above-mentioned in any one of (2) to (4). The wooden joint structure is provided by bridging the joint between the block pieces and the joint between the divided blocks. (6) Between the joint between the block pieces and the divided blocks according to (5) above. The above-mentioned wooden joint structure provided by bridging at the joint part is driven by the bridge material having the same material as the block piece and corresponding to the shape of the concave part in the concave part of the wooden joint structure formed on both sides of the joint part. It is connected by.
(7) The blade according to (1) includes a base portion, an intermediate portion, and a tip portion, and the shapes of the base portion, the intermediate portion, and the tip portion are different from each other according to the shape of the blade,
The number of block pieces constituting the base portion, the intermediate portion, and the tip portion is different.
(8) The block piece according to (1) has a shape and a shape corresponding to shapes of the base portion, the intermediate portion, and the tip portion of the blade.
(9) The block piece according to (1) is configured by bonding a front-side divided piece and a back-side divided piece.
(10) The present invention is characterized in that an adhesive is interposed between the front divided piece, the rear divided piece, the joint between the block pieces, and the joint between the divided blocks described in (9).
(11) The blade according to (1) is characterized in that it is curved in a gently convex shape in the rotational direction and gradually narrows along the tip from the base side.
(12) The blade according to (1) is characterized in that the width from the intermediate portion to the tip portion is the same.
(13) A rod-shaped grounding member is provided at the tip of the blade according to (1) above in a tangential direction of a rotation circle drawn by the tip of the blade.
(14) A grounding end plate having a predetermined angle with respect to a plane intersecting the rotation surface including a tangent of a rotation circle drawn by the tip of the blade is provided at the tip portion of the blade according to (1). It is characterized by having.
(15) The resin material constituting the blade body according to (1) is a carbon fiber reinforced plastic, and the fiber reinforced plastic constituting the outer skin is a glass fiber reinforced plastic.
(16) The resin material constituting the blade body according to (1) is a carbon fiber reinforced plastic.
(17) The resin material constituting the blade main body according to (1) is characterized in that it is a styrene resin, a urethane resin, or a composite material thereof having a reinforced coating film on its surface.
(18) The fiber reinforced plastic constituting the outer skin according to (16) or (17) is a glass fiber reinforced plastic.
(19) The fiber reinforced plastic constituting the outer skin according to (16) or (17) is a carbon fiber reinforced plastic.
本発明に係るブレードを構成する分割ブロックの材料として軽量金属や繊維(炭素繊維など)強化プラスチックなどの繊維等複合樹脂材を用い、ブレードとして一体化した分割ブロックの表面を繊維(ガラス繊維など)強化プラスチック外皮で被覆するものとしたが、剛性、靭製、耐候性などのブレードとしての要求特性を満たす材料であれば、これに限らない。例えば、近年の航空機の翼などの構造材として使用されているハニカム構造を典型例とする広義の空間充填構造を採用できる。 A composite resin material such as a fiber such as lightweight metal or fiber (carbon fiber) reinforced plastic is used as a material of the divided block constituting the blade according to the present invention, and the surface of the divided block integrated as a blade is a fiber (glass fiber or the like). The material is coated with a reinforced plastic skin, but the material is not limited to this as long as the material satisfies the required characteristics as a blade such as rigidity, toughness, and weather resistance. For example, a space-filling structure in a broad sense, typically a honeycomb structure used as a structural material for aircraft wings in recent years, can be employed.
本発明のその他の構成も、上記の構成及び後述する実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。 Other configurations of the present invention are not limited to the configurations described in the above-described configuration and the embodiments described later, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the technical idea of the present invention. Yes.
本発明に係るブレードは、従来のものに不可欠と考えられていたブレードの根本から先端部まで貫通する重量が重く、剛性の大きい主桁(貫通材、所謂、キール:竜骨)は必須でなくなり、かつ、ブロックピースや分割ブロックの結合に日本古来の木材接合手段である木組み継手構造を用いたことで、異種材料を用いたもので発生する結合部への歪の集中、膨張率の相違に起因するガタつきの発生などが回避でき、軽量で長寿命のウインドタービンを提供することができる。なお、ブレードのサイズや重量、タービンに組み込んだ際の回転数を考慮して、ブレードの基部から先端部まで通るロープ状あるいはベルト状などの補強部材を設けて、ブレードの回転に起因する遠心力に抗するに十分な引っ張り強度と形状維持を確保する構成とすることもできる。 The blade according to the present invention has a heavy weight penetrating from the root to the tip of the blade, which was considered indispensable to the conventional one, and a rigid main girder (penetrating material, so-called keel: keel) is no longer essential. Moreover, due to the use of a wooden joint structure, which is a traditional Japanese wood joining method, for connecting block pieces and divided blocks, it is caused by the concentration of strain on the joint generated by using different materials and the difference in expansion coefficient. It is possible to provide a wind turbine having a light weight and a long life. In consideration of the size and weight of the blade and the rotational speed when it is installed in the turbine, a reinforcing member such as a rope or belt that passes from the base to the tip of the blade is provided, and the centrifugal force caused by the rotation of the blade It is also possible to adopt a configuration that ensures sufficient tensile strength and shape maintenance to withstand.
また、本発明に係るブレードは、ウインドファームで組み立てが可能であるため、従来のような運送上の課題がなく、通常の輸送手段でウインドファームに運搬した後に簡単な設備で組み立てが可能であることから、ブレード自体の製作コストが低減でき、タワーへの吊上げ作業も容易であることから、風力発電機の設置コストを大幅に低減できる。 Further, since the blade according to the present invention can be assembled in a wind farm, there is no problem in transportation as in the past, and it can be assembled with simple equipment after being transported to the wind farm by a normal transportation means. Therefore, the manufacturing cost of the blade itself can be reduced, and the lifting work to the tower is easy, so that the installation cost of the wind power generator can be greatly reduced.
図1は、本発明に係る風力発電機に用いるウインドタービンを構成するブレード本体の実施例1の説明図である。図1の(a)は表面(風を受ける側)、同(b)は背面、同(c)は同(a)を矢印F方向から見た前縁、同(d)は同(a)を矢印R方向から見た後縁、同(e)は同(a)を矢印E方向から見た基部平面、同(f)は同(b)を矢印Fから見た先端部平面を示す。
FIG. 1 is an explanatory diagram of
図1において、本実施例に係るブレード本体10は、基部11と中間部12及び先端部13で構成され、中間部12は基部11側から先端部にかけて回転方向に緩やかな凸状をなすように湾曲している。そして、前記基部11側から先端に沿って漸次幅狭で、かつ前記先端部13には当該先端部が描く回転円の接線方向に突出した棒状接地部材30を備えている。ブレード本体10は好ましくはプラスチックで成形され、当該ブレード本体10の長手方向に沿って木組み継手構造で一体に接合した多数の分割ブロック20の接合で構成されている。接合した分割ブロックの表面全体は、後述するように繊維強化プラスチックの外皮で被覆してある。
In FIG. 1, a
図示されているように、本実施例に係るブレード本体10は、その中間部12が基部11側から一旦は幅広となった後は漸次先端部13にかけて幅狭になっている。基部11は図1の(e)に示されたように、ハブ40側から見て平面(断面も)が円形になっていて、図示しない固定手段でハブ40を介して回転軸(図示せず)に固定されるようになっている(図5参照)。中間部12は、この基部から徐々に扁平になって先端部13に至る形状を有する。
As shown in the drawing, the
基部11、中間部12、先端部13は、全て分割ブロック20の接合で構成されている。分割ブロック20のそれぞれと、ブレード本体10の幅方向に切り離された状態に分割された複数のブロックピースとは、共に後述する日本古来の木組み継手構造を用いて一体的に接合されている。ブレード本体10の基部11と中間部12および先端部13の形状は前記ブレード本体の形状に応じて異なる。本実施例では、前記した緩やかな凸状をなすような湾曲に沿って漸次その断面形状とサイズが変化するようになっている。また、基部11と中間部12および先端部13を構成するブロックピースの個数は異なり、本実施例では基部11と中間部12は3個のブロックピースでなり、先端部13は2個のブロックピースで構成してある。また、各部の分割ブロックを構成するブロックピースの数も図示したものに限らない。
The
前記したように、この先端部1の突端には棒状接地部材30を備えている。この棒状接地部材30は好ましくはアルミニウム、銅などの低電気抵抗材で構成され、ブレード本体10の内部を通り、ハブ40からタワー100(図14参照)を経由した図示しない接地線を通してウインドファームの地面に放出される。この棒状接地部材30は、ブレード1と空気との摩擦で生じる静電気の蓄積、あるいは雷電流によるブレードや発電機設備の破壊を回避するための手段である。この棒状接地部材30の接地線は前記した回転に伴う遠心力に抗するための補強部材を導電性材料で構成し、ブレードの補強機能と接地線機能との両機能を共用することも可能である。回転するブレード部分(ハブ部分、回転軸部分など)と固定部分(タワーなど)との対地電流接続には放電ギャップ、スリップリングなどの既知の手段を採用できる。
As described above, the protruding end of the
図2は、図1に示したブレード本体を構成する分割ブロックの中間部の組み立て図である。以下の接合は、前記した日本古来の木材の継ぎ手構造を利用するもので、凹部と凸部との表記は、その少なくともその平行する2面の形状が奥に行くほど幅広となる、所謂蟻継ぎの形状としてある(鎌継ぎなどであってもよい)。中間部12を構成する分割ブロック20は、前縁ブロックピース21と中間ブロックピース22及び後縁ブロックピース23で構成される。各ブロックピースにはその一方の隣接端縁に前縁横壁21W1、22W1、23W1を有する。前縁ブロックピース21の中間ブロックピース22と隣接する側に前縁縦壁21W2を有している。前縁ブロックピース21の内部で前縁横壁21W1に前縁ブロック縦方向凹ブロック21ALFが形成され、その背面にはブレード本体の長手方向に隣接する前縁ブロックピースの縦方向凹部と嵌合する前縁ブロック縦方向凸部21ALMが形成されている。また、前縁縦壁21W2の裏面には前縁ブロック幅方向凹部21AWFが形成されており、中間ブロックピース22の中間前縦壁22W21に突出して形成されている中間ブロック幅方向凸部22AWMが嵌合するようになっている。
FIG. 2 is an assembly view of an intermediate portion of the divided block constituting the blade body shown in FIG. The following joining uses the above-mentioned traditional Japanese joint structure of wood, and the notation of the concave part and the convex part is so-called dovetail, in which the shape of at least two parallel surfaces becomes wider toward the back. (It may be a sickle joint or the like). The divided
中間ブロックピース22の前縁ブロックピースの前縁縦壁21W2と対向する側に中間前縦壁22W21と後縁ブロックピース23と対向する側に中間後縦壁22W22を有している。この中間ブロックピース22にも上記前縁ブロックピースと同様の中間ブロック縦方向凹部22ALF、中間ブロック幅方向凹部22AWFが形成され、ブレード本体の長手方向に隣接する中間ブロックピース及び後縁ブロックピース23の後縁ブロック幅方向凸部23AWMと嵌合するようになっている。
The
後縁ブロックピース23の中間ブロックピース22と対向する側に後端縦壁23W3を有している。第1の後縁ブロック縦方向凹部23ALF1は隣接する後縁ブロックピースの第1の後縁ブロック縦方向凸部23ALM1と嵌合するようになっている。同様に、第2の後縁ブロック縦方向凹部23ALF2は隣接する後縁ブロックピースの第2の後縁ブロック縦方向凸部23ALM2と嵌合するようになっている。
A rear end vertical wall 23W3 is provided on the side of the rear
前縁ブロックピース21と中間ブロックピース22及び後縁ブロックピース23は、上記した各凹部および対応する各凸部を互いに嵌合させることで一体の分割ブロック20を形成する。 これをブレード本体の長手方向に連続させて結合することで一枚のブレードを形成する。基部11は中間部と先端部と同様に組み立て、部11−中間部―先端部は外径形状が異なるのみで、基本的には同様の蟻継ぎで組み立てをして形成される。これらの蟻継ぎ接合は、前記の蟻継ぎの形状、詳しくは「腰掛け蟻継ぎ」と呼ばれる接合構造である。基部11は中間部と先端部と同様に組み立てるが、ハブとの接続部分はこの蟻継ぎ、あるいは他の基地の接合手段で固定される。そして、中間部の他端に先端部13を接合することで図1に示したブレード本体を形成する(外皮は図示していない)。
The leading
図3は、図1に示したブレード本体を構成する分割ブロックの基部の他の構成を説明する組み立て図である。同図(a)に示したように、この基部11はハブ接合ブロック第1ピース11P1、ハブ接合ブロック第2ピース11P2、ハブ接合ブロック第3ピース11P3で構成される。これらの各ピースには複数の棒状突起を有し、図3(a)の矢印に示したように、その一方の棒状突起(複数)を他方に形成された坊城突起(複数)の間隙に挿入して篏合させ、図3(b)に示したようなハブ接合ブロックとする。この接合例では、基部と接合する中間部12の端部(根本)に図3(b)に示した基部の半せり出し部分に嵌合接合形状を不要する。この接合は、レゴ(登録商標)ブロックとして知られて接合構造を用い、接合する相手のブロックピースと互い違いにし、千鳥状に橋絡している。図3(b)は、同図(a)を組み立てた後の状態を図3の紙面左斜め方向からみた図である。このようにして構成した基部11に前記した中間部12の一端(根本)を接合する。この中間部12の接合部分(根本)には図3(b)に示された半せり出し部分に嵌合する形状が付与されている。
FIG. 3 is an assembly diagram illustrating another configuration of the base of the divided block constituting the blade body shown in FIG. As shown in FIG. 5A, the
図4は、図1に示したブレード本体の表面処理及び接合部の説明図で、同図(a)はブレード本体、同図(b)は外皮15を形成した状態を示す。前記した手順で結合して得たブレード本体10の外表面を覆って繊維強化プラスチック外皮15を設ける。同図(c)は同図(b)のある部分の部分断面図で、前記した手順で分割ブロック20(n)及び隣接する分割ブロック20(n−1)が結合されている。隣接する分割ブロックの間には接着剤16が介在している。
4A and 4B are explanatory views of the surface treatment and the joint portion of the blade body shown in FIG. 1, wherein FIG. 4A shows a state where the blade body is formed, and FIG. A fiber reinforced
繊維強化プラスチック外皮15は、同図(c)に示したように、連結した分割ブロックの境界(表面の凹み)も埋めて上記分割ブロック間に介在している接着剤とも連続するように新たに接着剤16を塗布し、その上に繊維布(ガラス繊維や炭素繊維などを編み込んだシート)17を巻き付け、または貼り付ける処理を繰り返す。もしくは、この繊維布17をブレード本体に巻きつけてから接着剤16を塗布する工程を所定の繰り返しで実行して繊維強化プラスチック外皮でブレード本体の全体を被覆する(所謂FRP成形)。この繰り返しの回数(繊維17と接着剤層の積層数)は、分割ブロックの材料、風力発電機の設置場所(ウインドファーム)の風況、ブレードのサイズ、気候などの諸条件で決定する。分割ブロック20(n)と隣接する分割ブロック20(n−1)の間に介在する接着剤16とFRP成形のための接着剤とは上記の処理で互いに融合して両分割ブロック間に強固な接合効果を発揮する。
As shown in FIG. 2C, the fiber reinforced plastic
なお、ガラス繊維や炭素繊維などをプラスチックに混合あるいは浸潤した状態でブレード本体に貼り付ける方法もある。本実施例では、母材(マトリックス)であるブレード本体を、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、アラミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、スチロール樹脂あるいは発泡スロール樹脂、ウレタン樹脂または発泡ウレタン樹脂などで成形し、これにガラス繊維や炭素繊維などの繊維をシート状にしたものをブレード本体に貼り付け接着あるいは巻き付け接着して強化処理した。これにより、ブレード表面は均一面ともなり、単一の素材で形成されたごとき外観を呈する。 There is also a method of adhering to the blade body in a state where glass fiber or carbon fiber is mixed or infiltrated with plastic. In this embodiment, the blade body, which is a base material (matrix), is molded with an epoxy resin, a polyamide resin, a phenol resin, an aramid resin, an unsaturated polyester resin, a styrene resin or a foamed polystyrene resin, a urethane resin, or a urethane foam resin. Then, a fiber such as glass fiber or carbon fiber was formed into a sheet shape, and was applied to the blade body for adhesion or winding and strengthening. As a result, the blade surface also becomes a uniform surface, and has the appearance of being formed of a single material.
このように、多数の分割ブロックの木組み継手構造を用いた連結構造にFRP処理を施すことで重量のある竜骨(キール)などの主桁を必要とすることなく、軽量かつ強靭なブレードを得ることができる。これを図5に示したように、発電機60に連結するハブ40に取り付けてタワー100の頂上にセットする。図5は、3本のブレードをハブ40で一体化して発電機60を備えたナセル50に設置した状態を説明する部分図である。
In this way, a lightweight and strong blade can be obtained without requiring a main girder such as a heavy keel by applying FRP treatment to a connecting structure using a wooden joint structure of many divided blocks. Can do. As shown in FIG. 5, this is attached to the
実施例2で説明したブレードを用いることで、工場からウインドファームまでのブレードの運送を中小型のトラックなどの一般的な輸送手段でも可能とした構造のブレードが容易に得られ、風力発電機の設置作業を効率化でき設置コストはもとより、メンテナンスのコストの低減も可能となり、効率のよい運用を可能とした風力発電機を提供できる。 By using the blade described in the second embodiment, it is possible to easily obtain a blade having a structure capable of transporting the blade from the factory to the wind farm even with a general transportation means such as a small and medium-sized truck. Installation work can be made more efficient, and the installation cost as well as the maintenance cost can be reduced, and a wind power generator capable of efficient operation can be provided.
図6は、本発明に係る風力発電機に用いるウインドタービンを構成するブレード本体の実施例2を説明する全体斜視図である。図7は、図6に示したブレード本体の全体構成を説明する6面図で、分割ブロックの境界などは図示していない。本実施例のブレード本体10は、前記実施例1と同様にハブに固定する部分である基部11、ブレードの主要部となる中間部12、および先端部13とで構成される。
FIG. 6 is an overall perspective view for explaining Example 2 of the blade body constituting the wind turbine used in the wind power generator according to the present invention. FIG. 7 is a six-sided view for explaining the overall configuration of the blade body shown in FIG. 6 and does not show the boundaries of the divided blocks. The
本実施例のブレード本体は、中間部12から先端部13までの幅が略同一で、先端部13にはブレードの回転円外周の接線を含んで当該回転面に交差する面に対して所定の角度をもつ接地端板14を備えている。しかし、中間部12から先端部13までの幅を漸次変化(幅狭、あるいは幅広に)した分割ブロックとしたものにも同様に適用できる。図7の(a)は表面(風を受ける面)、同(b)は同(a)の前縁(回転方向前端縁)、同(c)は同(a)の後縁(回転方向後端縁)、同(d)は同(a)の裏面、同(e)は同(a)をX方向から見た先端部平面、同(f)は同(a)をY方向から見た基部平面を示す。
The blade main body of the present embodiment has substantially the same width from the
図8は、図6に示したブレード本体を構成する分割ブロックの大まかな組み立て図である。図8に示した基部11はハブ接合ブロック部分11Aとハブと中間部12との接合ブロック(ハブ―中間遷移ブロック)11Bからなる。なお、中間部12と先端部13の間の分割ブロックの大部分は図示を省略した。図8からも分かるように、本実施例のブレード本体10は、基部11とこの基部11から中間部12に移行する接合ブロック11Bの部分を除いて、中間部12と先端部13は大略同一形状の分割ブロックで構成されている。本実施例では中間ブロック12と先端ブロック13は3個のブロックピースで構成されている。
FIG. 8 is a schematic assembly diagram of the divided blocks constituting the blade body shown in FIG. The
図9は、図6に示したブレードの表面処理の説明図である。図9の(a)は分割ブロックを組み合わせて構成したブレード本体10を示す。先端ブレードには接地端板14が設けられている。同図(b)は外皮15を形成した状態を示す。分割ブロックを結合して得たブレード本体10の外表面を覆って繊維強化プラスチック外皮15を設けてブレード1とした状態を示す。この外皮15は前記した実施例1と同様の材料、手順で形成される。図示しないが、分割ブロックの連結部分(接合部分)には接着剤が介在されている。
FIG. 9 is an explanatory diagram of the surface treatment of the blade shown in FIG. FIG. 9A shows a
実施例1と同様に、連結した分割ブロックの境界(表面の凹み)も埋めて上記分割ブロック間に介在している接着剤とも融合して連続するように新たに接着剤を塗布し、その上に繊維布(織布)を巻き付ける固定を繰り返す。この繰り返しの回数(繊維17と接着剤層の積層数)は、分割ブロックの材料、風力発電機の設置場所(ウインドファーム)の風況、ブレードのサイズ、気候などの諸条件で決定する。
In the same manner as in Example 1, a new adhesive was applied so that the boundary (surface dent) of the connected divided blocks was filled, and the adhesive intervening between the divided blocks was also fused and continued. Repeat the fixing with the fiber cloth (woven cloth) wrapped around. The number of repetitions (the number of
また、ガラス繊維や炭素繊維などをプラスチックに混合あるいは浸潤した状態でブレード本体に貼り付け、塗布してもよい。本実施例でも、母材(マトリックス)であるブレード本体を、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、アラミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、スチロール樹脂または発泡スチロール樹脂、もしく発音ウレタン樹脂または発泡ウレタン樹脂に塗膜を施して表面強化処理したものなどで形成し、これにガラス繊維や炭素繊維などの繊維をシート状にしたものをブレード本体にはりつけ、あるいは巻き付けて外被とした。これにより、ブレード表面は平滑となり、単一の素材で形成されたごとき外観を呈する。 Alternatively, glass fiber or carbon fiber may be applied to the blade body while being mixed or infiltrated with plastic. Also in this embodiment, the blade body as a base material (matrix) is applied to epoxy resin, polyamide resin, phenol resin, aramid resin, unsaturated polyester resin, styrene resin or styrene resin, or pronunciation urethane resin or urethane resin. It was formed by applying a film and surface-strengthening treatment, and a sheet of fiber such as glass fiber or carbon fiber was attached to the blade body or wound to form a jacket. As a result, the blade surface becomes smooth and has the appearance of being formed of a single material.
このように、多数の分割ブロックを木組み継手構造の技法を用いた接合連結構造として外面にFRP処理を施すことで竜骨(キール)などの主桁を必要とすることなく、軽量かつ強靭なブレードを得ることができる。これを実施例1と同様、図5に示したように、発電機60に連結するハブ40に取り付けてタワーの頂上にセットする。
In this way, a light and strong blade can be obtained without the need for a main girder such as a keel by applying FRP treatment to the outer surface as a joint connection structure using a technique of a wooden joint structure, with a large number of divided blocks. Can be obtained. As in the first embodiment, this is attached to the
実施例2で説明した分割ブロックを用いたブレード本体組み立て構造を用いることで、実施例1と同様に、工場からウインドファームまでのブレードの運送を中小型のトラックなどの一般的な輸送手段でも可能とした構造のブレードが容易に得られる。そして、風力発電機の設置作業を効率化でき設置コストはもとより、メンテナンスのコストの低減も可能となり、効率のよい運用を可能とした風力発電機を提供できる。 By using the blade body assembly structure using the divided blocks described in the second embodiment, the blade can be transported from the factory to the wind farm by a general transportation means such as a small and medium truck as in the first embodiment. The blade having the structure as described above can be easily obtained. Further, the installation work of the wind power generator can be made more efficient, so that not only the installation cost but also the maintenance cost can be reduced, and a wind power generator capable of efficient operation can be provided.
図10は、図6に示したブレード本体の中間部、先端部に共通する分割ブロック接合の第1例を説明する詳細組み立て図である。この分割ブロックは、前縁ブロックピース21と中間ブロックピース22および後端ブロックピース23で構成される。図10は、隣接する二組の分割ブロックを組み立てる様子を示す。前縁ブロックピース21、中間ブロックピース22および後端ブロックピース23は中空構造である。
FIG. 10 is a detailed assembly diagram illustrating a first example of split block joint common to the intermediate portion and the tip portion of the blade body shown in FIG. 6. This divided block includes a front
前縁ブロックピース21のブレード長手方向に沿った周端に複数の前縁ブロック縦方向シャフト21BLMを有し、その反対側の周端に複数の前縁ブロック縦方向シャフト受穴21BLFが設けられている。そして、中間ブロックピース22と対向する外面に前縁ブロック幅方向凹部21BWFが形成されている。この前縁ブロック幅方向凹部21BWFには中間ブロックピース22の前縁ブロックピース21と対向する面に設けた中間ブロック幅方向凸部22BWMが嵌合する。
The front
前縁ブロックピース21の前縁ブロック縦方向シャフト21BLMは、隣接する前縁ブロックピース21の前縁ブロック縦方向シャフト21BLFに嵌合する。前縁ブロック縦方向シャフト21BLMには周溝が形成され、前縁ブロック縦方向シャフト21BLFとの間に接着剤が介在して強固に結合できるようになっている。
The front edge block vertical shaft 21BLM of the front
同様に、中間ブロックピース22にも同様に、上記と同様に、ブレード長手方向に沿った周端に複数の前縁ブロック縦方向シャフト22BLMを有し、その反対側の周端に複数の前縁ブロック縦方向シャフト受穴22BLFが設けられている。そして、後縁ブロックピース23と対向する外面に中間ブロック幅方向凹部22BWFが形成されている。この前縁ブロック幅方向凹部22BWFには後縁ブロックピース23の中間ブロックピース22と対向する面に設けた後援ブロックピース幅方向凸部23BWMが木組み継手構造で嵌合する。
Similarly, similarly to the above, the
中間ブロックピース22の中間ブロック縦方向シャフト22BLMは、隣接する中間ブロックピース22の中間ブロック縦方向シャフト22BLFに篏合する。中間ブロック縦方向シャフト22BLMにも周溝が形成され、中間ブロック縦方向シャフト受22BLFとの間に接着剤が介在して強固に結合できるようになっている。
The intermediate block longitudinal shaft 22BLM of the
後縁ブロックピース23にも複数の後縁ブロック縦方向シャフト23BLMが設けられており、隣接する後縁ブロックピース23の後縁ブロック縦方向シャフト受穴23BLFと嵌合するようになっている。なお、縁ブロックピース21、中間ブロックピース22、後縁ブロックピース23は、FRPを好適とする適宜のプラスチック材料で形成できるが、高張力薄鋼板あるいはアルミニウムあるいはアルミニウム合金などの金属材料も使用可能である。
The trailing
上記の構成とした前縁ブロックピース21と中間ブロックピース22および後縁ブロックピース23を図10の矢印で示したように組み付ける。これによって、分割ブロック20が組み立てられる。こうして組み立てたブレード本体の表面を前記した繊維強化プラスチック外皮で被覆することで、軽量かつ剛性の高いブレードを得ることができる。
The leading
図11は、図6に示したブレード本体の中間部、先端部に共通する分割ブロック接合の第2例を説明する詳細組み立て図である。図11に示した第2例は、ブレード本体を構成する分割ブロックをプラスチック材料の塊(バルク材)で形成したブロックピースを接合して分割ブロックとし、これをさらに相互に接合してブレード本体とする。 FIG. 11 is a detailed assembly diagram for explaining a second example of split block joint common to the intermediate part and the tip part of the blade body shown in FIG. 6. In the second example shown in FIG. 11, the divided blocks constituting the blade body are joined to block pieces formed of a lump (bulk material) of plastic material to form divided blocks, which are further joined together to form the blade body. To do.
図11の(a)は前縁ブロックピース21と中間ブロックピース22および後縁ブロックピース23を接合して一体の分割ブロック20とした状態を示す。同図(b)は前縁ブロックピース21と中間ブロックピース22および後縁ブロックピース23の接合工程を説明する後縁ブロックピース側の斜め上方から見た図、同図(c)は同じく前縁ブロックピース21と中間ブロックピース22および後縁ブロックピース23の接合工程を説明する前縁ブロックピース側の斜め上方から見た図、同図(d)は各ブロックピースの接合部分を抽出して示した部分図である。
FIG. 11A shows a state in which the leading
この分割ブロックの組み立て例は、ブロック組み立て玩具などで知られているレゴ(レゴは登録商標名)ブロックの接合構造(相互はめ込み手段)を利用したものである。すなわち、前縁ブロックピース21の中間ブロックピース22と対向する壁面には前縁ブロック幅方向シャフト受穴21BWFを有し、中間ブロックピース22の前縁ブロックピース21と対向する壁面に有する中間ブロックピース幅方向シャフト22BWMと接合するようになっている。また、前縁ブロックピース21のブレード長手方向の壁面には、当該長手方向に隣接する前縁ブロックピースのブレード長手方向の壁面に有する前縁ブロックピース縦方向シャフト受穴21BLFと合体する前縁ブロックピース縦方向シャフト21BLMが形成されている。
This division block assembly example uses a joining structure (mutual fitting means) of Lego blocks (Lego is a registered trademark) known for block assembly toys and the like. That is, the wall surface of the front
中間ブロックピース22の後縁ブロックピース23と対向する壁面には、中間ブロックピース幅方向シャフト受穴22BWFを有し、後縁ブロックピース23の中間ブロックピース22と対向する壁面に有する後縁ブロックピース横方向シャフト23BWFと合体するようになっている。また、中間ブロックピース22のブレード長手方向の壁面には、当該長手方向に隣接する中間ブロックピースのブレード長手方向の壁面に有する中間ブロックピース縦方向シャフト受穴22BLFと合体する中間ブロックピース縦方向シャフト22BLMが形成されている。
The wall surface facing the rear
後縁ブロックピース23のブレード長手方向の壁面には、当該長手方向に隣接する後縁ブロックピースのブレード長手方向の壁面に有する中間ブロックピース縦方向シャフト受穴23BLFと合体する後縁ブロックピース縦方向シャフト23BLMが形成されている。図11(d)は各ブロックピースの接合部分を抽出して示した部分図であり、前縁ブロックピース21の縦方向シャフト21BLMに隣接する前縁ブロックピース21の縦方向シャフト受穴21BLFに嵌合した状態を示もので、前縁ブロックピース21の縦方向シャフト受穴21BLF側から隣接する前縁ブロックピース21の縦方向シャフト21BLMを見た様子である。
On the wall surface in the blade longitudinal direction of the trailing
なお、上記の各接合部分を含めてブロックピース間の間隙、及び分割ブロック間の間隙に接着剤を介在させることで、確実かつ強固な接合とブレードとしての靱性を確保することができる。ブロックピースおよび分割ブロックの接合に図11で説明される相互はめ込み手段を用いることで、ブレードの迅速な組み立てが可能である。 In addition, a reliable and strong joining and toughness as a blade can be ensured by interposing an adhesive in the gaps between the block pieces including the above-mentioned joining portions and the gaps between the divided blocks. By using the mutual fitting means described in FIG. 11 for joining the block piece and the divided block, the blade can be assembled quickly.
図12は、図6に示したブレード本体の中間部、先端部に共通する分割ブロック接合の第3例を説明する詳細組み立て図である。この分割ブロック接合の第3例では、図12の(a)に示したように、分割ブロック20(n)、分割ブロック20(n+1)はブレードの回転面方向に沿って分割ブロック上半20a(n)、20a(n+1)と分割ブロック下半20b(n)、20b(n+1)とに2分割されている。それぞれの分割ブロックは各半分の前縁ブロックピースと中間ブロックピースおよび後縁ブロックピースで構成されている。煩雑さを避けるため、これらのブロックピースは符号を省略してある。 分割ブロック上半20a(n)、(n+1)と分割ブロック下半20b、20b(n+1)とは接着剤26で貼り合わせされている。
FIG. 12 is a detailed assembly diagram for explaining a third example of the divided block joint common to the intermediate part and the tip part of the blade body shown in FIG. 6. In the third example of the divided block joint, as shown in FIG. 12A, the divided block 20 (n) and the divided block 20 (n + 1) are divided into the divided block
図12の(b)は、上記のように貼り合わせた分割ブロック上半20a(n)、20a(n+1)と分割ブロック下半20b(n)、20b(n+1)を構成するブロックピースの各隣接する境界線を跨いで橋絡溝24が形成されている。本例の橋絡溝24の形状は二つの三角形の一つの角部分を互いに対向させた鼓状とされている。この橋絡溝24に上記橋絡溝24に篏合する形状とされた橋絡子25を打ち込んで隣接するブロックピースを連結している。こうして完成した隣接する2つの分割ブロック20(n)と分割ブロック20(n+1)の状態を図12の(c)に示す。
(B) of FIG. 12 shows each adjacent block piece constituting the divided block
ブロックピースの各隣接する境界線を跨いで橋絡溝24および橋絡子25の形状は上記した鼓形に限るものではなく、ひょうたん形など、境界での引っ張りに抗して両者の連結を保持できる形状であればよい。なお、この橋絡溝24および橋絡子25にも接着剤を介在させるのが望ましい。また、分割ブロック上半20a(n)、20a(n+1)と分割ブロック下半20b(n)、20b(n+1)とを貼り合わせ、橋絡溝24および橋絡子25による連結は上記した順序に限るものではない。前記の例も含めて、(n)と(n+1)はブレード本体の任意の2個の分割ブロックを示す。また、分割ブロック上半と分割ブロック下半の「上」「下」は説明の便宜上での記述であり、一方はブレードの一面、他方はその反対面を意味する。
The shape of the bridging
図13は、図6に示したブレード本体の中間部、先端部に共通する分割ブロック接合の第4例を説明する詳細組み立て図である。この組み立て例では、ブレード縦方向(長手方向)に隣接する分割ブロック20(n)、20(n+1)は図6と同様にその前縁ブロックピース21、中間ブロックピース22、後縁ブロックピース23が中空である。本例では、各ブロックピースのブレード縦方向で互いに対向する周縁の一方に縦方向シャフト21BLMが複数個突出して形成されている。そして、隣接するブロックピースの上記ブロック縦方向シャフト21BLMを受ける前縁ブロック縦方向シャフト受穴21BLFが設けられている。中間ブロックピース22、後端ブロックピース23についても同様の縦方向シャフト、ブロック縦方向シャフト受穴が各複数個設けられ、上記と同様に接合されるが、説明は省略する。
FIG. 13 is a detailed assembly diagram illustrating a fourth example of split block joint common to the intermediate portion and the tip portion of the blade body shown in FIG. 6. In this assembly example, the divided blocks 20 (n) and 20 (n + 1) adjacent in the longitudinal direction (longitudinal direction) of the blade have the leading
前縁ブロックピース21と中間ブロックピース22が幅方向に対向して接する壁面の核ピースの内側には、それぞれ長手方向に掘られた凹溝(窪み)27が設けられている。この凹溝27にH形橋絡部材28のH字状の一方のコ字形部分を上記前縁ブロックピースと中間ブロックピースの両壁を挟んで差し込み、接合される。H字状の他方のコ字形部分はブレード縦方向に隣接する上記と同様の凹溝27に差し込まれる。中間ブロックピース22、後端ブロックピース23についても同様の凹溝が設けられて、上記と同様のH形橋絡部材で接合される。中間ブロックピース22と後端ブロックピース23との接合については、前縁ブロックピース21と中間ブロックピース22と同様なので、説明は省略する。
On the inner side of the core piece of the wall surface where the leading
前縁ブロックピース21と中間ブロックピース22及び後縁部ピース23の接合面(対向する壁面)には接着剤を介在させるのが好適である。
It is preferable to interpose an adhesive on the joining surfaces (opposing wall surfaces) of the leading
上記説明した接合を用いることで、多数の分割ブロックピースによる一枚のブレード本体を形成することができる。そして、このブレード本体の表面を前記の各実施例で説明したFRPの外被で被覆することで、軽量で強靭、かつ剛性の高いブレードを得ることができる。 By using the above-described joining, a single blade body can be formed by a large number of divided block pieces. Then, by covering the surface of the blade body with the outer cover of the FRP described in each of the above embodiments, a lightweight, tough and highly rigid blade can be obtained.
図14は、本発明に係る風力発電機に用いるウインドタービンを構成するブレード本体の実施例3を説明する全体斜視図である。本実施例のブレード本体10は、前記実施例2と同様にハブに固定する部分である基部11、ブレードの主要部となる中間部12、および先端部13とで構成される。先端部には設置端板14が取り付けられている。
FIG. 14 is an overall perspective view for explaining Example 3 of the blade body constituting the wind turbine used in the wind power generator according to the present invention. The
本実施例のブレード本体10は、中間部12から先端部13までの幅が同一で、先端部13にはブレードの回転円外周の接線を含んで当該回転面に交差する面に対して所定の角度をもつ接地端板14を備えている。接地端板14は金属を好適とする導電性材料で構成されて、ブレード本体10の先端部13から基部11に橋絡された導体(図示せず)を通してタワーの基礎に接地される。この接地端板14は、先端部13(翼端)に発生する翼端渦を抑制してブレードの振動や抗力の増大を低下させる機能も有する。
The
本実施例のブレード本体10の中間ブロック12、先端部13は前縁ブロックピース21と中間ブロックピース22および後縁ブロックピース23を千鳥状に接合して構成されている。千鳥状の接合は、前縁ブロックピース21と中間ブロックピース22および後縁ブロックピース23がブレード本体の幅方向に互い違いに橋絡するように接合することを意味する。
The
図15は、図14に示したブレード本体の中間部、先端部に共通する分割ブロック接合の第1例を説明する詳細組み立て図である。この第1例は前記図11で説明した本実施例2の分割ブロック接合の組立て構図と同様に、ブレード本体を構成する分割ブロックをプラスチック材料の塊(バルク材)で形成したブロックピースを接合してある。これをブレードの長さ方向(縦方向)に互い違いに接合してブレード本体とする。 FIG. 15 is a detailed assembly diagram illustrating a first example of split block joint common to the intermediate portion and the tip portion of the blade body shown in FIG. 14. This first example is similar to the assembly composition of the divided block joining of the second embodiment described in FIG. 11 above, and the divided blocks constituting the blade body are joined with block pieces formed of a lump (bulk material) of plastic material. It is. These are joined alternately in the blade length direction (longitudinal direction) to form a blade body.
図15の(a)は前縁ブロックピース21と中間ブロックピース22および後縁ブロックピース23を接合して一体の分割ブロック20とした状態を前縁ブロックピース側の斜め上方から見た図である。同図(b)は前縁ブロックピース21と中間ブロックピース22および後縁ブロックピース23の接合工程を説明する前縁ブロックピース側の斜め上方から見た図である。
(A) of FIG. 15 is the figure which looked at the state which joined the front
本実施例の第1例では、ブレードの縦方向に隣接する2個の前縁ブロックピース21(n)と21(n+1)に3個の中間ブロックピース22(n)と21(n+1)および21(n+2)を千鳥状に接合する。さらに、2個の後縁ブロックピース23(n)と23(n+1)を中間ブロックピース22(n)と21(n+1)および21(n+2)に千鳥状に橋絡させて図15の(a)示したように接合する。こうして接合した分割ブロックの塊をブレード本体の長手方向に多数連結し、図14の基部11から先端部の接地端板14との接合部までの長さのブレード本体10とする。
In the first example of the present embodiment, two front edge block pieces 21 (n) and 21 (n + 1) adjacent to each other in the longitudinal direction of the blade have three intermediate block pieces 22 (n) and 21 (n + 1) and 21. (N + 2) are joined in a staggered pattern. Further, two trailing edge block pieces 23 (n) and 23 (n + 1) are bridged in a zigzag manner to the intermediate block pieces 22 (n), 21 (n + 1) and 21 (n + 2), as shown in FIG. Join as shown. A large number of the blocks of the divided blocks joined in this way are connected in the longitudinal direction of the blade main body to form a blade
前記実施例と同様に、この例の分割ブロックの組み立てには、ブロック組み立て玩具などで知られているレゴブロック(レゴは商標登録名)の接合構造(相互はめ込み手段)を利用したものである。例えば、前縁ブロックピース21(n)の中間ブロックピース22(n)と21(n+1)と対向する壁面には前縁ブロック幅方向シャフト受穴21BWF1と21BWF2を有する。中間ブロックピース22(n)の前縁ブロックピース21(n)と対向する側の壁面に中間ブロックピース幅方向シャフト22BWM1と22BWM2が形成され、前縁ブロックピース幅方向シャフト21BWF1と中間ブロックピース幅方向シャフト22BWM2が接合するようになっている。 Similar to the above-described embodiment, for the assembly of the divided blocks in this example, a joining structure (a mutual fitting means) of LEGO blocks (LEGO is a registered name) known for block assembly toys and the like is used. For example, the front edge block width direction shaft receiving holes 21BWF1 and 21BWF2 are provided on the wall surface of the front edge block piece 21 (n) facing the intermediate block pieces 22 (n) and 21 (n + 1). Intermediate block piece width direction shafts 22BWM1 and 22BWM2 are formed on the wall surface of the intermediate block piece 22 (n) facing the leading edge block piece 21 (n), and the leading edge block piece width direction shaft 21BWF1 and the intermediate block piece width direction are formed. The shaft 22BWM2 is joined.
また、中間ブロックピース22(n+1)の前縁ブロックピース21(n)と対向する側の壁面に中間ブロックピース幅方向シャフト22BWM1と22BWM2が形成され、前縁ブロックピース幅方向シャフト21BWF2と中間ブロックピース幅方向シャフト22BWM1が接合するようになっている。 Further, intermediate block piece width direction shafts 22BWM1 and 22BWM2 are formed on the wall surface of the intermediate block piece 22 (n + 1) facing the front edge block piece 21 (n), and the front edge block piece width direction shaft 21BWF2 and the intermediate block piece are formed. The width direction shaft 22BWM1 is joined.
そして、前縁ブロックピース21(n+1)のブレード長手方向の壁面には、当該長手方向に隣接する前縁ブロックピースのブレード長手方向の壁面に有する前縁ブロックピース縦方向シャフト受穴21BLFと合体する前縁ブロックピース縦方向シャフト21BLMが形成されている。 Then, the blade longitudinal wall surface of the leading edge block piece 21 (n + 1) is united with the leading edge block piece longitudinal shaft receiving hole 21BLF on the blade longitudinal wall surface of the leading edge block piece adjacent in the longitudinal direction. A leading edge block piece longitudinal shaft 21BLM is formed.
中間ブロックピース22(n)の後縁ブロックピース23(n)と対向する壁面には、中間ブロックピース幅方向シャフト受穴22BWF1と22BWF2を有し、後縁ブロックピース23の中間ブロックピース22(n)と対向する壁面に有する後縁ブロックピース横方向シャフト23BWM1と23BWM2を有し、23BWM1と中間ブロックピース幅方向シャフト受穴22BWF2が接合するようになっている。 The wall surface facing the trailing edge block piece 23 (n) of the intermediate block piece 22 (n) has intermediate block piece width direction shaft receiving holes 22BWF1 and 22BWF2, and the intermediate block piece 22 (n ) And the trailing edge block piece lateral shafts 23BWM1 and 23BWM2 on the wall surface facing each other, and 23BWM1 and the intermediate block piece width direction shaft receiving hole 22BWF2 are joined.
中間ブロックピース22(n+1)のブレード長手方向の壁面には、当該長手方向に隣接する中間ブロックピース22(n)のブレード長手方向の壁面に有する中間ブロックピース縦方向シャフト受穴22BLFと合体する中間ブロックピース縦方向シャフト22BLMが形成されている。 The intermediate wall piece 22 (n + 1) has a wall surface in the longitudinal direction of the blade that is joined with the intermediate block piece longitudinal shaft receiving hole 22BLF on the wall surface in the longitudinal direction of the blade of the intermediate block piece 22 (n) adjacent to the longitudinal direction. A block piece longitudinal shaft 22BLM is formed.
後縁ブロックピース23(n+1)のブレード長手方向の壁面には、当該長手方向に隣接する後縁ブロックピース23(n)のブレード長手方向の壁面に有する中間ブロックピース縦方向シャフト受穴23BLFと合体する後縁ブロックピース縦方向シャフト23BLMが形成されている。 The wall surface of the trailing edge block piece 23 (n + 1) in the longitudinal direction of the blade is combined with the intermediate block piece longitudinal shaft receiving hole 23BLF on the wall surface of the trailing edge block piece 23 (n) adjacent to the longitudinal direction in the blade longitudinal direction. A trailing edge block piece longitudinal shaft 23BLM is formed.
なお、図15では、説明に必要な個所にのみシャフトとシャフト受穴を図示したが、すべてのブロックピースには説明箇所と同様のシャフトとシャフト受穴が形成されている。 In FIG. 15, the shaft and the shaft receiving hole are illustrated only in the portions necessary for the description, but the shaft and the shaft receiving hole similar to the described portion are formed in all the block pieces.
上記のようにブロックピースを接合した図15(a)に示したような塊をブレード本体の長手方向に接合して中間部12と先端部13とし、これを基部11に接合すると共に、先端部13に接地端板14を取り付けてブレード本体10を得る。
A lump as shown in FIG. 15A in which the block pieces are joined as described above is joined in the longitudinal direction of the blade body to form an
なお、上記の各接合部分を含めてブロックピース間の間隙に接着剤を介在させることで、確実かつ強固な接合とブレードとしての靱性を確保することができる。ブロックピースおよび分割ブロックの接合に図15で説明した千鳥接合手段を用いることで、ブレードの迅速な組み立てが可能である。 In addition, a reliable and strong joining and toughness as a blade can be ensured by interposing an adhesive in the gap between the block pieces including the above-described joining portions. By using the staggered joining means described in FIG. 15 for joining the block piece and the divided block, the blade can be assembled quickly.
図16は、図14に示したブレード本体の中間部、先端部に共通する分割ブロック接合の第2例を説明する詳細組み立て図である。図16の(a)は2個の分割ブロックを接合した状態を示し、同図(b)はブロックピースを接合して一個の分割ブロックとした状態を示す。そして、同図(c)は前縁ブロックピースと中間ブロックピースおよび後縁ブロックピースを分割ブロックとして接合する過程を説明する図である。 FIG. 16 is a detailed assembly diagram for explaining a second example of split block joint common to the intermediate part and the tip part of the blade body shown in FIG. 14. FIG. 16A shows a state where two divided blocks are joined, and FIG. 16B shows a state where block pieces are joined to form one divided block. FIG. 6C is a diagram for explaining a process of joining the front edge block piece, the intermediate block piece, and the rear edge block piece as divided blocks.
図16の(c)において、前縁ブロックピース21の中間ブロックピース22と対向する側には前縁ブロック幅方向上凹部21CWFを有している。また、中間ブロックピース22方向に突出した腰掛段部21CWSの中間ブロックピース側の端部には前縁ブロック幅方向下凸部21CWMが形成されている。そして、前縁ブロックピース21の縦方向側側面の一方には、幅方向に延びる幅方向上堤条21CLB1と幅方向下堤条21CLB2が形成されている。さらに、前縁ブロックピース21の縦方向側側面の他方には、幅方向に延びる幅方向上堤条21CLD1と幅方向下堤条21CLD2が形成されている。
In FIG. 16C, the front
中間ブロックピース22の前縁ブロックピース21と対向する側には中間ブロック幅方向上凸部22CWM1を有している。また、前縁ブロックピース21の前記ブロックピース21の腰掛段部21CWSと歯合すように引っ込んだ逆腰掛段部(図示されない)に前縁ブロックピース21の前縁ブロック幅方向下凸部21CWMと接合する中間ブロックピース幅方向下凹部(図示されない)が形成されている。
An intermediate block width direction upward convex portion 22CWM1 is provided on the side of the
中間ブロックピース22の後縁ブロックピース21と対向する側には中間ブロック幅方向上凹部22CWFを有している。また、この中間ブロックピース22の後縁ブロックピース23側に腰掛段部22CWSが形成され、この腰掛段部22CWSの後縁ブロックピース23側に突出して中間ブロックピース幅方向下凸部22CWM2が形成されている。また、中間ブロックピース22の縦方向側側面の一方には、幅方向に延びる幅方向上堤条22CLB1と幅方向下堤条22CLB2が形成されている。さらに、中間ブロックピース22の縦方向側側面の他方には、幅方向に延びる幅方向上堤条22CLD1と幅方向下堤条22CLD2が形成されている。
On the side facing the rear
後縁ブロックピース23の中間ブロックピース22と対向する側には後縁ブロック幅方向上凸部23CWM1を有している。また、後縁ブロックピース23の中間ブロックピース22の腰掛段部22CWSと歯合すように引っ込んだ逆腰掛段部(図示されない)に、中間ブロックピース22の中間ブロック幅方向下凸部22CWM2と接合する後縁ブロックピース幅方向下凹部(図示されない)が形成されている。
On the side facing the
そして、後縁ブロックピース23の縦方向側側面の一方には、幅方向に延びる幅方向上堤条23CLB1と幅方向下堤条23CLB2が形成されている。さらに、後縁ブロックピース23の縦方向側側面の他方には、幅方向に延びる幅方向上堤条23CLD1と幅方向下堤条23CLD2が形成されている。
A width direction upper ridge 23CLB1 and a width direction lower ridge 23CLB2 extending in the width direction are formed on one of the longitudinal side surfaces of the trailing
前縁ブロックピース21と中間ブロックピース22および後縁ブロックピース23を上記した上下の凹部、上下の凸部、上下の堤条、上下の溝を組み合わせて接合して図16の(b)に示した分割ブロックを形成する。本例における前縁ブロックピース21と中間ブロックピース22および後縁ブロックピース23を接合する各上下の凹部と上下の凸部は、日本古来の腰掛け蟻継ぎの技法で接合される、しかし、この接合に代えて単純な蟻継ぎ、あるいは鎌継ぎ、腰掛け鎌継ぎ、などの他の木材接合技法、すなわち、釘や金具などのブロックピースとは異種の材料を用いた接合方法を使用しない。
The front
前縁ブロックピース21と中間ブロックピース22及び後縁部ピース23の各接合面には接着剤を介在させるのが好適である。
It is preferable that an adhesive is interposed between the joining surfaces of the leading
上記説明した接合を用いることで、多数の分割ブロックによる一枚のブレード本体を形成することができる。そして、このブレード本体の表面を前記の各実施例で説明したFRPの外被で被覆することで、軽量で強靭、かつ剛性の高いブレードを得ることができる。 By using the above-described joining, a single blade body can be formed by a large number of divided blocks. Then, by covering the surface of the blade body with the outer cover of the FRP described in each of the above embodiments, a lightweight, tough and highly rigid blade can be obtained.
図17は、本発明に係る風力発電機の全体形状の説明図で、同図(a)は正面を、同図(b)は側面を示す。この風力発電機は前記したタワー100の最上部に3枚のブレード1とナセル50が搭載されている。ブレード1はハブ30に取り付けられて、タワー100の軸線(垂直線)に対してθ度(例えば4度)の仰角を持って回転するように取り付けられる。この角度θの設定は強風によってブレード1がタワー本体103に接触するのを回避するためのもので、ブレードの撓み特性を考慮して設定され、4°乃至7°程度が一般的である。
FIG. 17 is an explanatory diagram of the overall shape of the wind power generator according to the present invention, where FIG. 17 (a) shows the front and FIG. 17 (b) shows the side. In this wind power generator, three
本実施例のタワー100は、基礎101、タワーベース102の上に、下部構造104と上部構造105からなるタワー本体103で構成される。下部構造104と上部構造105の高さは100メートル、基礎101とタワーベース102を含めた全体の高さは約108メートルである。ブレード1の回転半径は60メートルで、下位点径は120メートルとなる。ナセル50には、発電機や必要に応じてギアボックス、制御ボックス、昇降機等が収納されている。
The
タワーの内部には、その長手方向(高さ方向)に沿って基礎部分からナセルに達するシャフトを含んで、部品などの自動交換、メンテナンス作業員の運搬、荷役機能を提供する多機能自動装置(ロボット)が設置されている。発電機で発電された電力はこのシャフト内部を通して基礎部から取り出される。 Inside the tower is a multi-function automatic device that includes a shaft that reaches the nacelle from the base part along its longitudinal direction (height direction) and provides automatic replacement of parts, transportation of maintenance workers, and cargo handling functions ( Robot) is installed. The electric power generated by the generator is taken out from the base through the shaft.
以上説明したように、本発明によれば、タワーを構成するための分割ブロックを船積みやトラック輸送が容易なサイズ、ウインドファームまでの運搬が容易なサイズに分割し、組み立て手段をジョイントピンと接着剤を用いるものであるため、現場組み立ての作業員のスキルに依存し難いため、組み立て品質が均一化でき、単位ブロック自体とブロック間の接合を対外力強度、耐候性、低騒音、耐久性などを向上したタワーを構成でき、このタワーを用いることで、低コストでメンテナンスが容易な風力発電機を提供することができる。 As described above, according to the present invention, the divided blocks for constituting the tower are divided into sizes that can be easily loaded and transported by truck, and those that can be easily transported to the wind farm. Therefore, it is difficult to depend on the skills of on-site assembly workers, so the assembly quality can be made uniform, and the unit block itself can be connected to the block with external force strength, weather resistance, low noise, durability, etc. An improved tower can be configured, and by using this tower, it is possible to provide a low-cost and easy-to-maintain wind power generator.
上記した各実施例に記載された接合構造は互いに組み合わせることができる。また、実施例2、実施例3の分割ブロックの構成を実施例1に示した湾曲ブレードにも適用できることは言うまでもない。 The joint structures described in the above embodiments can be combined with each other. Needless to say, the configuration of the divided blocks of the second and third embodiments can also be applied to the curved blade shown in the first embodiment.
1・・・ブレード
10・・ブレード本体
11・・基部
11A・・ハブ接続ブロック
11B・・ハブ接続ブロック―中間ブロック接続部
11P1・・ハブ接続ブロック第1ピース
11P1・・ハブ接続ブロック第2ピース
11P1・・ハブ接続ブロック第3ピース
12・・中間部
13・・先端部
14・・端板
15・・FRP
16・・接着剤
17・・繊維(炭化ケイ素繊維)、アルミナ繊維、ガラス繊維、炭素繊維、等)
20・・分割ブロック
20a・・分割ブロック上半
20b・・分割ブロック下半
21・・前縁ブロックピース
21AWF・・前縁ブロック幅方向凹部
21AWM・・前縁ブロック縦方向凸部
21ALF・・前縁ブロック縦方向凹部
21ALM・・前縁ブロック縦方向凸部
21BWF・・前縁ブロック幅方向凹部
21BLM・・前縁ブロック縦方向シャフト
21BLM・・前縁ブロック縦方向シャフト受穴
21CWF・・前縁ブロック幅方向上凹部
21CWM・・前縁ブロック幅方向下凸部
21CWS・・前縁ブロック幅方向腰掛段部
21CLB1・・前縁ブロック幅方向上堤条
21CLB2・・前縁ブロック幅方向下堤条
21CLD1・・前縁ブロック幅方向上溝
21CLD2・・前縁ブロック幅方向下溝
22・・中間ブロックピース
22AWF・・中間ブロック幅方向凹部
22AWM・・中間ブロック幅方向凸部
22ALF・・中間ブロック縦方向凹部
22AWF・・中間ブロック幅方向凹部
22ALM・・中間ブロック縦方向凸部
22BWM・・中間ブロック幅方向凸部
22BWF・・中間ブロック幅方向凹部
22BLM・・中間ブロック縦方向シャフト
22BLM・・中間ブロック縦方向シャフト受穴
22CWM1・・中間ブロック幅方向上凸部
22CWF・・中間ブロック幅方向上凹部
22CWM2・・中間ブロック幅方向下凸部
22CWS・・中間ブロック幅方向腰掛段部
22CLB1・・中間ブロック幅方向上堤条
22CLB2・・中間ブロック幅方向下堤条
22CLD1・・中間ブロック幅方向上溝
22CLD2・・中間ブロック幅方向下溝
23・・後縁ブロックピース
23ALF・・後縁ブロック縦方向凹部
23AWM・・後縁ブロック幅方向凸部
23ALM・・後縁ブロック縦方向凸部
23ALM・・後縁ブロック縦方向凸部
23BWM・・後縁ブロック幅方向凸部
23BLM・・後縁ブロック縦方向シャフト
23BLM・・後縁ブロック縦方向シャフト受穴
23CWM1・・後縁ブロック幅方向上凸部
23CLB1・・後縁ブロック幅方向上堤条
23CLB2・・後縁ブロック幅方向下堤条
24・・橋絡溝
25・・橋絡子
26・・接着剤
27・・凹溝(窪み)
28・・橋絡部材
30・・棒状接地部材
40・・ハブ
50・・ナセル
100・・タワー
103・・タワー本体
DESCRIPTION OF
16. ·
20 .. Divided
28 .. Bridging
Claims (19)
前記タービンブレードは、複数枚のブレードとこの複数枚のブレードを前記水平軸の一端に固定するハブとで構成され、
前記ブレード本体のそれぞれは樹脂材で成形され、当該ブレードの幅方向に分割されたブロックピースおよび前縁ブロックピースを接合した分割ブロックを前記ブレードの長手方向に沿って当該ブレードを構成する材料自体の形状で前記ブロックピースに付与した継手手段により一体に接合した多数の分割ブロックを接合したブレード本体の表面全体を繊維強化プラスチックの外皮で被覆して構成したことを特徴とする風力発電機。 A wind power generator having a nacelle containing a horizontal shaft provided at the top of a tower, a turbine blade attached to one end of the horizontal shaft, and a power generation facility including a generator connected to the other end of the horizontal shaft. There,
The turbine blade is composed of a plurality of blades and a hub for fixing the plurality of blades to one end of the horizontal shaft,
Each of the blade bodies is formed of a resin material, and a divided block obtained by joining a block piece divided in the width direction of the blade and a leading edge block piece is made of the material itself constituting the blade along the longitudinal direction of the blade. A wind power generator characterized in that the entire surface of a blade body joined with a large number of divided blocks joined together by joint means attached to the block piece in shape is covered with a fiber-reinforced plastic skin.
前記ブレードを構成する材料自体の形状で前記ブロックピースに付与した継手接合は、木組み継手構造を用いた接合であることを特徴とする風力発電機。 The wind power generator according to claim 1,
The wind power generator according to claim 1, wherein the joint joined to the block piece in the shape of the material constituting the blade is a joint using a wooden joint structure.
前記分割ブロックの複数を前記ブレードの長手方向に接合する手段は、前記木組み継手構造であることを特徴とする風力発電機。 The wind power generator according to claim 1,
The wind power generator characterized in that the means for joining a plurality of the divided blocks in the longitudinal direction of the blade is the wooden joint structure.
前記ブロックピースおよび前記分割ブロックの前記ブレードの長手方向に沿って互い違いに千鳥配列で接合されていることを特徴とする風力発電機。 In the wind power generator according to claim 2 or 3,
A wind power generator, wherein the block pieces and the divided blocks are joined in a staggered arrangement alternately along the longitudinal direction of the blades.
前記木組み継手構造は前記ブロックピース間の接合部と前記分割ブロック間の接合部に橋絡して設けられていることを特徴とする風力発電機。 The wind power generator according to any one of claims 2 to 4,
The wind power generator according to claim 1, wherein the wooden joint structure is provided as a bridge between a joint between the block pieces and a joint between the divided blocks.
前記ブロックピース間の接合部と前記分割ブロック間の接合部に橋絡して設けられた前記木組み継手構造は、前記接合部両側に形成した木組み継手構造の凹部に当該ブロックピースと同じ材料で当該凹部の形状に対応した形状の橋絡子の打ち込みで連結されていることを特徴とする風力発電機。
風力発電機。 The wind power generator according to claim 5,
The wooden joint structure provided by bridging the joint between the block pieces and the joint between the divided blocks is the same material as the block piece in the concave part of the wooden joint structure formed on both sides of the joint. A wind power generator characterized by being connected by driving a bridge having a shape corresponding to the shape of the recess.
Wind generator.
前記ブレードは基部と中間部および先端部から成り、前記基部と前記中間部および前記先端部の形状が前記ブレードの形状に応じて互いに異なり、
前記基部と前記中間部および前記先端部を構成するブロックピースの個数が異なることを特徴とする風力発電機。 The wind power generator according to claim 1,
The blade is composed of a base portion, an intermediate portion, and a tip portion, and the shapes of the base portion, the intermediate portion, and the tip portion are different from each other according to the shape of the blade,
The number of block pieces which comprise the said base part, the said intermediate part, and the said front-end | tip part differs, The wind power generator characterized by the above-mentioned.
前記ブロックピースは、前記ブレードの前記基部と前記中間部および前記先端部それぞれの形状に応じた形と形状を有することを特徴とする風力発電機。 The wind power generator according to claim 1,
The wind power generator according to claim 1, wherein the block piece has a shape and a shape corresponding to shapes of the base portion, the intermediate portion, and the tip portion of the blade.
前記ブロックピースは、表側分割ピースと裏側分割ピースの貼り合わせで構成してなることを特徴とする風力発電機。 The wind power generator according to claim 1,
The said block piece is comprised by bonding the front side division piece and the back side division piece, The wind power generator characterized by the above-mentioned.
前記表側分割ピースと裏側分割ピースと前記ブロックピース間の接合部および前記分割ブロック間の接合部に接着剤を介在させたことを特徴とする風力発電機。 The wind power generator according to claim 9,
A wind power generator characterized in that an adhesive is interposed in a joint portion between the front-side divided piece, a back-side divided piece, and the block piece and a joint portion between the divided blocks.
前記ブレードは、回転方向に緩やかな凸状に湾曲しており、前記基部側から先端に沿って漸次幅狭であることを特徴とする風力発電機。 The wind power generator according to claim 1,
The wind power generator according to claim 1, wherein the blade is curved in a gentle convex shape in the rotation direction and gradually narrows from the base side along the tip.
前記ブレードは、前記中間部から前記先端部までの幅が同一であることを特徴とする風力発電機。 The wind power generator according to claim 1,
The blade has the same width from the intermediate portion to the tip portion.
前記ブレードの前記先端部に、当該ブレードの先端が描く回転円の接線方向に棒状接地部材を備えたことを特徴とする風力発電機。 The wind power generator according to claim 1,
A wind power generator comprising a rod-shaped grounding member at a tip of the blade in a tangential direction of a rotation circle drawn by the tip of the blade.
前記ブレードの前記先端部に、当該ブレードの先端が描く回転円の接線を含んで当該回転面に交差する面に対して所定の角度をもつ接地端板を備えたことを特徴とする風力発電機。 The wind power generator according to claim 1,
A wind power generator characterized in that a grounding end plate having a predetermined angle with respect to a plane intersecting the rotation plane including a tangent of a rotation circle drawn by the tip of the blade is provided at the tip portion of the blade. .
前記ブレード本体を構成する樹脂材は炭素繊維強化プラスチックであることを特徴とする風力発電機。 The wind power generator according to claim 1,
The wind power generator characterized in that the resin material constituting the blade body is carbon fiber reinforced plastic.
前記ブレード本体を構成する樹脂材はガラス繊維強化プラスチックであることを特徴とする風力発電機。 The wind power generator according to claim 1,
The wind power generator characterized in that the resin material constituting the blade body is a glass fiber reinforced plastic.
前記ブレード本体を構成する樹脂材は表面に強化処理塗膜を施したスチロール樹脂またはウレタン樹脂、若しくはそれらの複合材であることを特徴とする風力発電機。 The wind power generator according to claim 1,
A wind power generator characterized in that the resin material constituting the blade body is a styrene resin or urethane resin having a reinforced coating film on the surface, or a composite material thereof.
前記外皮を構成する繊維強化プラスチックはガラス繊維強化プラスチックであることを特徴とする風力発電機。 The wind power generator according to any one of claims 15 to 17,
The wind power generator characterized in that the fiber reinforced plastic constituting the outer skin is a glass fiber reinforced plastic.
前記外皮を構成する繊維強化プラスチックは炭素繊維強化プラスチックであることを特徴とする風力発電機。 The wind power generator according to any one of claims 15 to 17,
A wind power generator characterized in that the fiber reinforced plastic constituting the outer skin is a carbon fiber reinforced plastic.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2016-03-15 JP JP2016051083A patent/JP2017166373A/en active Pending
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